1、精品文檔實驗 3網際協議（ IP ）【實驗目的】1. 掌握 IP 數據報的報文格式2. 掌握 IP 校驗和計算方法3. 掌握子網掩碼和路由轉發4. 理解特殊 IP 地址的含義5. 理解 IP 分片過程6. 理解協議棧對 IP 協議的處理方法7. 理解 IP 路由表作用以及 IP 路由表的管理【實驗步驟】練習 1編輯并發送 IP 數據報練習內容：各主機打開協議分析器， 進入相應的網絡結構并驗證網絡拓撲的正確性， 如果通過拓撲驗證， 關閉協議分析器繼續進行實驗， 如果沒有通過拓撲驗證， 請檢查網絡連接。本練習將主機 A、B、C、D、E、F 作為一組進行實驗。1.主機 B 在命令行方式下輸入stat

2、icroute_config命令，開啟靜態路由服務。2. 主機 A 啟動協議編輯器，編輯一個 IP 數據報，其中：MAC層：目的 MAC地址：主機 B 的 MAC地址（對應于 172.16.1.1接口的 MAC）。源 MAC地址：主機 A 的 MAC地址協議類型或數據長度： 0800。IP 層：總長度： IP 層長度。生存時間： 128。源 IP 地址：主機 A 的 IP 地址（ 172.16.1.2 ）。目的 IP 地址：主機 E 的 IP 地址（ 172.16.0.2 ）。校驗和：在其它所有字段填充完畢后計算并填充。自定義字段：數據：填入大于1 字節的用戶數據?！菊f明】先使用協議編輯器的

3、“手動計算 ”校驗和，再使用協議編輯器的 “自動計算 ”校驗和，將兩次計算結果相比較，若結果不一致，則重新計算。 IP 在計算校驗和時包括哪些內容？答： IP 的首部校驗和只檢驗數據報的首部，但不包括數據部分。3. 在主機 B（兩塊網卡分別打開兩個捕獲窗口）、 E 上啟動協議分析器，設置過濾條件（提取 IP 協議），開始捕獲數據。4. 主機 A 發送第 1 步中編輯好的報文。5.主機 B、 E 停止捕獲數據，在捕獲到的數據中查找主機A 所發送的數據報，。第 一一頁歡迎共下載 十 頁精品文檔并回答以下問題： 第 1 步中主機 A 所編輯的報文，經過主機 B 到達主機 E 后，報文數據是否發生變化

4、？若發生變化，記錄變化的字段，并簡述發生變化的原因。答：發生了變化，發生變化的字段有，TTL 和“首部校驗和”。機 B 為路由器，數據包每經過一路由器TTL 字段的值會減 1 并重新計算校驗和。6. 將第 1 步中主機 A 所編輯的報文的 “生存時間 ”設置為 1，重新計算校驗和。7. 主機 B、 E重新開始捕獲數據。8. 主機 A 發送第 5 步中編輯好的報文。9. 主機 B、 E 停止捕獲數據，在捕獲到的數據中查找主機 A 所發送的數據報，并回答以下問題：主機 B、 E 是否能捕獲到主機 A 所發送的報文？簡述產生這種現象的原因。答：主機 B 對應于 172.16.0.42 的接口可以捕獲

5、到主機 A 發送的報文。主機 B 對應于 192.168.0.2 的接口和主機 E 并不能捕獲到主機 A 發送的報文。 原因當 TTL 字段的值減到 0 時，則被路由器拋棄。思考問題：1. 說明 IP 地址與硬件地址的區別，為什么要使用這兩種不同的地址？答：網絡層及以上使用 IP 地址，數據鏈路層及以下使用硬件地址。 IP 地址在 IP 數據報的首部，而硬件地址則放在 MAC幀的首部。原因：所有的數據傳輸是通過 MAC幀，而 IP 地址被封裝在 MAC幀中，鏈路層及其以下層無法識別， 網絡層及其以上層才能識別。 未來完成數據的傳送， 鏈路層及其以下層使用硬件地址進行地址標識。 MAC地址在硬件

6、中是不變的，而 IP 地址是可以變化的。練習 2特殊的 IP 地址練習內容：本練習將主機 A、B、C、D、E、F 作為一組進行實驗。1. 直接廣播地址（1）主機 A 編輯 IP 數據報 1，其中：目的 MAC地址： FFFFFF-FFFFFF。源 MAC地址： A 的 MAC地址。源 IP 地址：A的 IP 地址。目的 IP 地址： 172.16.1.255 。自定義字段數據：填入大于 1 字節的用戶數據。校驗和：在其它字段填充完畢后，計算并填充。（2）主機 A 再編輯 IP 數據報 2，其中：目的 MAC地址：主機 B 的 MAC地址（對應于172.16.1.1接口的 MAC）。源 MAC地

7、址： A 的 MAC地址。源 IP 地址：A的 IP 地址。目的 IP 地址： 172.16.0.255 。自定義字段數據：填入大于 1 字節的用戶數據。校驗和：在其它字段填充完畢后，計算并填充。（3）主機 B、C、D、E、F 啟動協議分析器并設置過濾條件（提取IP 協議，。第 二二頁歡迎共下載 十 頁精品文檔捕獲172.16.1.2接收和發送的所有IP 數據包，設置地址過濾條件如下：172.16.1.2<->Any ）。（4）主機 B、C、D、E、F 開始捕獲數據。（5）主機 A 同時發送這兩個數據報。（6）主機 B、C、D、E、F 停止捕獲數據。 記錄實驗結果表 3-4實驗結果

8、主機號收到IP 數據報 1BCD收到IP數據報2B 結合實驗結果，簡述直接廣播地址的作用。答：作用：路由器使用直接廣播地址把一個分組發送到一個特定網絡上的所有主機。這樣所有主機都可以收到具有這種類型的目的地址的分組。2.受限廣播地址（1）主機 A 編輯一個 IP 數據報，其中：目的 MAC地址： FFFFFF-FFFFFF。源 MAC地址： A 的 MAC地址。源 IP 地址：A的 IP 地址。目的 IP 地址： 255.255.255.255 。自定義字段數據：填入大于1 字節的用戶數據。校驗和：在其它字段填充完畢后，計算并填充。（2）主機 B、C、D、E、F 重新啟動協議分析器并設置過濾條

9、件（提取IP 協。第 三三頁歡迎共下載 十 頁精品文檔議，捕獲 172.16.1.2接收和發送的所有IP 數據包，設置地址過濾條件如下：172.16.1.2<->Any ）。（3）主機 B、C、D、E、F 重新開始捕獲數據。（4）主機 A 發送這個數據報。（5）主機 B、C、D、E、F 停止捕獲數據。 記錄實驗結果表 3-5實驗結果主機號收到主機 A 發送的 IP 數據報B C D未收到主機 A 發送的 IP 數據報E F 結合實驗結果，簡述受限廣播地址的作用。答：受限的廣播地址是255.255.255.255 。該地址用于主機配置過程中IP 數據報的目的地址。此時，主機可能還不知

10、道它所在網絡的網絡掩碼，甚至是它的IP 地址也不知道。受限的廣播通常只在系統啟動時才會用到。在任何情況下，路由器都不轉發目的地址為受限的廣播地址的數據報。這樣的數據報僅出現在本地的網絡中。所以只有主機 C、D、B1 收到主機 A 發送的 IP 數據報，而主機 E、 F 和 B 的路由 B2 未收到主機 A 發送的 IP 數據報。3.環回地址（1）主機 F 重新啟動協議分析器開始捕獲數據并設置過濾條件（提取IP 協議）。（2）主機 E ping 127.0.0.1。（3）主機 F 停止捕獲數據。第 四四頁歡迎共下載 十 頁精品文檔 主機 F 是否收到主機 E 發送的目的地址為 127.0.0.1

11、 的 IP 數據報？為什么？答：否。 因為 127.0.0.1 是回環地址，當使用回環地址作為 IP 報文的目的地址時，這個報文不會離開主機。思考問題：（1）受限廣播地址的作用范圍？答：路由器都不轉發目的地址為受限的廣播地址的數據報，這樣的數據報僅出現在本地網絡中。（2）受限廣播地址和直接廣播地址的區別？答：直接廣播地址包含一個有效的網絡號和一個全“ 1”的主機號。受限的廣播地址是是 32 位全 1 的 IP 地址，即 255.255.255.255 。（3）路由器轉發受限廣播么？答：路由器不轉發受限廣播。練習 3 IP數據報分片練習內容：本練習將主機 A、B、C、D、E、F 作為一組進行實驗

12、。1. 在主機 B 上使用 “實驗平臺上工具欄中的 MTU工具 ”設置以太網端口的 MTU 為 800 字節（兩個端口都設置）。2. 主機 A、B、E 啟動協議分析器，打開捕獲窗口進行數據捕獲并設置過濾條件( 提取 ICMP協議 ) 。3.在主機 A 上，執行命令 ping -l 1000 172.16.0.2。4. 主機 A、 B、 E 停止捕獲數據。在主機 E 上重新定義過濾條件（取一個 ICMP 數據包，按照其 IP 層的標識字段設置過濾），如圖所示：。第 五五頁歡迎共下載 十 頁精品文檔圖 3-24 過濾條件設置 將 ICMP報文分片信息填入下表，分析表格內容，理解分片的過程。分片 1

13、分片 2。第 六六頁歡迎共下載 十 頁精品文檔表 3-6 實驗結果字段名稱分片序號 1分片序號 2分片序號 3“標識”字段值3497234972“還有分片”字段值10“分片偏移量”字段值097傳輸的數據量796byte252byte5. 主機 E 恢復默認過濾器。主機 A、B、E 重新開始捕獲數據。6. 在主機 A 上，執行命令 ping -l 2000 172.16.0.2。字段名稱分片序號 1分片序號 2分片序號 3“標識”字段值349393493934939“還有分片”字段值110“分片偏移量”字段值097185傳輸的數據量796byte724byte548byte。第 七七頁歡迎共下載

14、 十 頁精品文檔7. 主機 A、B、E 停止捕獲數據。察看主機 A、E 捕獲到的數據，比較兩者的差異，體會兩次分片過程。兩者的差異： 第一次傳輸的數據長度為1000bytes ，而 MTU為 800，因而需要進行一次分片；第二次傳輸的數據長度為2000bytes ，而 MTU為 800，因而需要進 2 次 分 片 。 Morefragments 字 段值 為 1 表 示 之 后 還 可以 有分 片 ； Fragment offset 字段值指明了當前分片包被重新組裝成一個單獨數據報時，應該位于數據報的什么位置上。8. 主機 B 上使用 “實驗平臺上工具欄中的 MTU工具 ”恢復以太網端口的 M

15、TU為1500 字節。思考問題：（ 1）ping 的數據部分為 3000 字節，回顯請求報文為何被分為 3 片而不是 2 片？答： 數據部分為 3000 字節而 MTU為 800 字節，因此被分為 3 片 。（ 2）數據部分長度為多少時報文正好分為 2 片？答：長度為 2000 字節 。（ 3）不同協議的 MTU的范圍從 296 到 65535。使用大的 MTU有什么好處？使用小的 MTU有什么好處？答：使用大的 MTU可以在較少的報文中包含較多的數據， 報文數量的減少可以降低路由器的負荷。 在使用異構網絡傳輸時， 使用小的 MTU可以減少路由器的分片。練習 4子網掩碼的作用練習內容：本練習將

16、主機 A、 B、 C、 D、 E、 F 作為一組進行實驗。1. 所有主機取消網關。2. 主機 A、C、E 設置子網掩碼為 255.255.255.192 ，主機 B（172.16.1.1 ）、D、 F 設置子網掩碼為 255.255.255.224 。3. 主機 A ping 主機 B（172.16.1.1 ），主機 C ping 主機 D（172.16.1.4 ），主機 E ping 主機 F（ 172.16.0.3 ）。第 八八頁歡迎共下載 十 頁精品文檔 記錄實驗結果表 3-7實驗結果是否 ping 通主機 A-主機 B是主機 C- 主機 D是主機 E- 主機 F是 請問什么情況下兩主機的子網掩碼不同，卻可以相互通信？答： 只要子網地址相同就可以相互通信。4. 主機 B 在命令行方式下輸入 recover_config 命令，停止靜態路由服務。5. 所有主機恢復到網絡結構二的配置。思考問題：IP 數據報中的首部校驗和并不檢驗數據報中的數據，這樣做的最大好處是什么？缺點是什么？答：好處： 1、所有將據封裝在 IP 數據報中的高層協議如 TCP，都有覆蓋整個分組的校驗和。因此，IP 數據報的校驗和就不必再檢